Как найти растворимость нитрата калия

Областное
государственное бюджетное

профессиональное
образовательное учреждение

 «Димитровградский
технический колледж»

МЕТОДИЧЕСКАЯ
РАЗРАБОТКА

 «Методика
решения задач  на растворимость»

                               
    Разработала:
к.т.н., доцент

                                              
Мухаметзянова Римма Газисовна

Димитровград
2022 г.

Содержание

1.  Понятие растворимость………………………………………………………………………….3

2. Методика
решения задач на растворимость…………………………………8

Список литературы…………………………………………………………………………………………….10

Методика решения
задач  на растворимость

1.  Понятие растворимость

Задачи на растворимость, как правило, вызывают сложности, так как с
этой физической  величиной  в школе   практически  не работают. Поэтому мы
сначала  разберемся, что такое растворимость.

Растворимостью называется способность вещества растворяться в
том или ином растворителе.

Растворимость различных веществ в воде колеблется
в широких пределах. Существуют вещества с неограниченной способностью
растворяться друг в друге (например, серная кислота и вода или этиловый спирт и
вода) и с ограниченной способностью. Если в 100 г воды при комнатной
температуре растворяется более 10 г вещества, то такое вещество принято
называть хорошо растворимыми; если растворяется менее 1 г вещества –
малорастворимым и,  наконец,  практически нерастворимым, если в раствор
переходит менее 0,01 г вещества. Абсолютно нерастворимых веществ не существует.

Мерой растворимости вещества служит концентрация
его насыщенного раствора. Поэтому численно растворимость может быть выражена
теми же способами, что и концентрация. Очень часто  растворимость выражают
числом граммов вещества, растворяющихся в 100 г растворителя.
       Насыщенный раствор получается, когда
дальнейшее растворение данного компонента в растворе прекращается. В насыщенном
растворе концентрация данного компонента максимальна при данных условиях.
Насыщенный раствор всегда должен находиться в равновесии с кристаллическим
компонентом (осадком).  

Концентрация этого компонента в растворе  и называется
его растворимостью.

Растворимость удобно выражать в моль/л, однако часто ее
выражают в процентах по массе, т. е. числом граммов растворенного вещества в
100 г насыщенного раствора.

Пример 1. Растворимость хлорида натрия (поваренная соль)  NaCl
 в воде при комнатной  температуре (20 °С) составляет 35,9 г в 100 г воды.
Рассчитать содержание соли в 10 г насыщенного раствора хлорида натрия.
(Обратите внимание: «в насыщенном растворе», а не «на 100 г воды»!!!
Растворимость выражается массой соли, которая может быть растворена в 100 г
воды с образованием насыщенного раствора.)

          Решение:

Для решения  задач  такого  типа,   лучше всего использовать
таблицу, которая понятна абсолютно всем и определение  массы соли  и воды в 10
г насыщенного раствора хлорида натрия не вызывает никаких трудностей.

реагент	m р.в	m H2O	m р—ра
NaCl	35.9	100	135.9
Х	У	10

Для определения  неизвестных величин (Х и У)    используем правило креста.    

m _р.в = Х   =  = 2,64 г

  m _H2O  =   У   =  = 7,36 г

Растворимость  веществ  в значительной степени
зависит от температуры. Для определения растворимости при разных температурах
используют справочные таблицы. 

Проще всего растворимость  веществ определяется
выпариванием определенного количества раствора и взвешиванием массы сухого
остатка.

Пример 2.  Рассчитать растворимость нитрата калия в воде
при обычной температуре (20 °С), если при выпаривании 50 г насыщенного
раствора масса сухой соли оказалась равной 13,02 г.

Решение:
Масса нитрата калия в 100 г раствора   m _р.в (KNO₃) = 13,02•100/50 = 26,04 г. Эта масса нитрата
калия приходится на   m(Н₂О) = 100 – 26,04 = 73,96 г воды в насыщенном растворе. Для решения, составим 
нашу таблицу и определим m _р.в 

реагент	m р.в	m H2O	m р—ра
KNO3	26.04	73.96	100
Х	100	100+X

Откуда  m _р.в = Х =  26,04•100/73,96 = 35,2 г.

Это и есть растворимость (S), т. е.
масса растворенного вещества в насыщенном растворе, приходящаяся на 100 г воды.

На различной растворимости веществ основан один
из способов их очистки  –  перекристаллизация.  Очистка сводится к
растворению загрязненного вещества в подходящем растворителе при повышенной
температуре и последующему выделению кристаллов очищаемого вещества из
пересыщенного раствора при более низкой температуре.

Итак, растворимость
(s) показывает, сколько грамм вещества максимально можно
растворить в 100 г растворителя(воды).  Мерой растворимости  вещества при данных
условиях является его содержание в насыщенном растворе.

Для вычисления
массы безводного вещества в определенной массе насыщенного раствора можно
вывести формулу:         

         =>     
        =    

                             m_р.в.  =   ∙ .

где :      m_р.в. –
масса растворенного вещества, г

 
          m_р-ля –
масса растворителя, г

Иногда
используют обозначение коэффициент
растворимости     К_S.

В зависимости от
количества вещества, растворённого в определенном объеме растворителя, растворы
классифицируются следующим образом (схема 1): 

 

Если в определенном объеме раствора при комнатной температуре
растворенное вещество содержится в малом количестве, то такой раствор
называют разбавленным, а при большом количестве — концентрированным. 

Если растворять в воде поваренную соль NaCl,  то при комнатной
температуре (20°C) может раствориться 35,9 г. соли на 100 г. воды. Сколько бы
мы ни перемешивали раствор с остатком нерастворенной соли, больше соли не
растворится – раствор будет насыщен этой солью при данной температуре.

Насыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре вещество
больше не растворяется.

Если же при этой температуре в 100 г. воды раствориться  NaCl, 
меньше, чем  35,9  г., то  раствор будет ненасыщенным.

      Ненасыщенным называют
такой раствор, в котором при данной температуре находится меньше растворяемого
вещества, чем  в его насыщенном растворе.

При охлаждении насыщенного раствора возникает избыток
растворенного вещества, если оно не выпадет в осадок, то образуется
пересыщенный раствор.

Пересыщенным называют такой
раствор, в котором при данной температуре находится больше растворяемого
вещества, чем  в его насыщенном растворе  при тех же условиях.

Из некоторых веществ,  сравнительно легко получить пересыщенные
растворы. К ним относятся, например,  кристаллогидраты (КГ) –  CuSO4·5H2O,   FeSO4·7H2O 
,  Na2SO4·10H2O  и др.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его
насыщенного раствора называется перекристаллизацией.
Перекристаллизация используется для очистки веществ.

В справочниках  по химии  можно найти ​​информация о растворимости
различных веществ (в основном неорганические соединения) в воде при различной
температуре от 0°C до 100°C , единица измерения растворимости

[ г/100 мл.]  или  [г/100 г воды]

Формула	Растворимость веществ в воде
0°C	10°C	20°C	30°C	40°C	50°C	60°C	70°C	80°C	90°C	100°C
Al(NO3) 3	60	66,7	73,9	81,8	88,7		106		132	153	160
AlCl3	43,9	44,9	45,8	46,6	47,3		48,1		48,6		49
NH3	88,5	70	56	44,5	34	26,5	20	15	11	8	7
MgCl2	52,9	53,6	54,6	55,8	57,5		61		66,1	69,5	73,3
MgSO4	22	28,2	33,7	38,9	44,5		54,6		55,8	52,9	50,4
KCl	28	31,2	34,2	37,2	40,1		45,8		51,3	53,9	56,3
NaCl	35,7	35,8	35,9	36,1	36,4		37,1		38	38,5	39,2
ZnCl2	342	353	395	437	452		488		541		614
AgNO3	122	167	216	265	311		440		585	652	733
NaNO3	73	80,8	87,6	94,9	102		122		148		180

2. Методика
решения задач на растворимость.

 Пример 3.
Сколько граммов нитрата калия выкристаллизуется из 105 г насыщенного при 60 °С
раствора, если охладить его до 0 °С? Коэффициенты растворимости соли при
указанных температурах соответственно равны 110 и 13 г в 100 г Н₂О.

Решение:
Коэффициент
растворимости – это
масса вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 г воды с образованием
насыщенного раствора.

Составим таблицу

Температура/реагент	m р.в	m H2O	m р—ра
	Х		105
	110	100	210
	13	100	113

Рассчитаем
содержание соли при 60 °С  из пропорции:      
  

                          =  
=>  Х=  
 
=55 г.

Рассчитаем содержание
растворённого нитрата калия при 0 °С из пропорции:

 =  
=>  Х=  
 
=12,08 г.

Таким образом, при охлаждении
раствора нитрата калия в осадок выпадет

                           m _ocадка
(KNO₃)=
 55 – 12,08 = 42, 98 г.

Пример 4. Определите коэффициент растворимости медного купороса,
если известно, что массовая доля сульфата меди в насыщенном растворе при данной
температуре равна 17,2%.

Решение:

1.     Пусть имеется 100 г насыщенного раствора.
Определяем массу сульфата меди в этом растворе:

            m(CuSO₄) = m(раствора) * w(CuSO₄) = 100 * 0,172 = 17,2 г.

2.   Определяем массу медного
купороса m(КГ), соответствующую 17,2 г сульфата меди:            m(КГ)
=    М(КГ) =   * 250 = 26,9 г.

3.                          
Определяем
объем воды, который надо добавить к 26,9 г медного купороса, чтобы получить 100
г насыщенного раствора:

                             m(Н₂О) = m(раствора)
– m(КГ) = 100 – 26,9 = 73,1 г.

                             V(Н₂О)
= 73,1 мл = 0,0731 л.

4.                          
Рассчитываем
коэффициент растворимости:

                              S =    =    =  368 г/л.

             Ответ:  S(CuSO₄∙5Н₂О)
= 368 г/л.

Пример 5.  Растворимость соли при 60^оС
— 40 г в 100 г воды, а при 20^оС — 12 г в 100 г воды. Определите
массу соли, выпадающей при охлаждении 300 г раствора, насыщенного при 60^оС,
до 20^оС.

Решение:

1.    
Определяем массу воды в
300 г раствора, насыщенного при 60 ^оС, составляя пропорцию:

реагент	m р.в	m H2O	m р—ра
		Х	300
60 оС,	40	100	140

                                
              Х = = 214,3 г

2.    
Определяем массу раствора,
насыщенного при 20 ^оС, и содержащего 214,3 г воды:

реагент	m р.в	m H2O	m р—ра
		214,3	У
20 оС,	12	100	112

У = = 240 г.

3.    
Определяем массу осадка:

 m(осадка) = m(насыщ. р-ра  при 60 ^оС)
– m(насыщ. р-ра  при 20 ^оС)

   = 300 – 240 = 60 г                            
Ответ: m(осадка) = 60 г.

                                    
Список литературы

     1. Глинка Н. JI. Общая химия: Учебное пособие для вузов /под ред. А.
И.  Ермакова,

         изд. 29-е, исправленное — М.: Интеграл-Пресс, 2002. —[221 стр.]

     2. Справочные таблицы на Info Tables.ru (Растворимость
веществ в воде при

          различной температуре от 0° до 100°C).

Растворимость (Р, χ или k_s) – это характеристика насыщенного раствора, которая показывает, какая масса (или объем для газов) растворенного вещества может максимально раствориться в 100 г растворителя. Размерность растворимости — г/ 100 г воды. Поскольку мы определяем массу соли,  которая приходится на 100 г воды, в формулу растворимости добавляем множитель 100:

здесь m_р.в. – масса растворенного вещества, г

           m_р-ля – масса растворителя, г

Иногда используют обозначение коэффициент растворимости k_S.

Задачи на растворимость, как правило, вызывают сложности, так как эта физическая величина для школьников не очень привычна. 

Как же решать задачи на растворимость? Я использую два способа. Давайте их рассмотрим на фрагменте задачи из реального ЕГЭ по химии 2019 года, где впервые появились задачи с упоминанием растворимости.

«Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната натрия к 400 мл воды.»

Первый способ.

Растворимость не показывает реальное количество соли или количество воды. Это всего лишь способ выражения концентрации в насыщенных растворах, величина, которая показывает, как соотносятся масса растворенного вещества и масса воды (или другого растворенного вещества)! Например, в условии задачи растворимость карбоната натрия 31,8 г на 100 г воды означает, что для растворения каждых 31,8 г соли необходимо 100 г воды. Зато из этих данных можно определить массовую долю растворенного вещества. Рассмотрим этот эталонный раствор, в котором содержится 31,8 г соли и 100 г воды. Массовая доля соли в таком растворе составляет:

ω_р.в. = m_р.в./m_р-ра = 31,8 г/131,8 г = 0,2413 или 24,13%

Но в нашем, реальном растворе, который получается при растворении карбоната натрия в 400 г воды, массовая доля соли такая же!

Зная массу воды и массовую долю соли, мы без труда составим уравнение и определим массу соли в реальном растворе:

ω_р.в. = m_р.в./(m_р.в. + m_р-ра) 

0,2413 = m_р.в./(m_р.в. + 400)

m_р.в. = 127,2 г 

Получается, масса нитрата натрия в реальном растворе равна 127,2 г.

Второй способ.

Используя все тот же эталонный раствор, мы можем составить пропорцию, чтобы определить массу соли в реальном растворе.

На 100 г воды приходится 31,8 г соли (по условию)

на 400 г воды будет приходиться х г соли (в реальном растворе)

Определяем х из пропорции:

х = 400 г · 31,8 г/100 г = 127,2 г нитрата натрия.

Но будьте осторожны! Пропорции можно составить далеко не для всех величин. Но соотносить массу воды и массу растворенного вещества при неизменной концентрации (массовой доле) растворенного вещества можно и иногда очень удобно. Также пропорциональны масса раствора и масса растворенного вещества, масса воды и масса раствора и т.д.

Задача 1. Массовая доля вещества в насыщенном растворе равна 24% при некоторой температуре. Определите коэффициент растворимости этого вещества при данной температуре.

Еще несколько аналогичных задач:

2. Массовая доля соли в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 28,5%. Определите коэффициент растворимости вещества при этой температуре.

3.  Определите коэффициент растворимости нитрата калия при некоторой температуре, если массовая доля соли при этой температуре равна 0,48.

4. Какая масса воды и соли потребуется для приготовления 500 г насыщенного при некоторой температуре раствора нитрата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 63,9 г соли в 100 г воды?

5. Коэффициент растворимости хлорида натрия при некоторой температуре составляет 36 г соли в 100 г воды. Определите молярную концентрацию насыщенного раствора этой соли, если плотность раствора 1,2 г/мл.

Ответ: 5,49М

6. Какая масса соли и 5% раствора её потребуется для приготовления 450г насыщенного при некоторой температуре раствора сульфата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 439г/1000г воды?

7. Какая масса нитрата бария выделится из раствора, насыщенного при 100ºС и охлаждённого до 0ºС, если во взятом растворе было 150мл воды? Коэффициент растворимости нитрата бария при температурах 0ºС и 100ºС равен соответственно 50г и 342г в 100г воды.

8. Коэффициент растворимости хлорида калия при 90ºС равен 500г/л воды. Сколько граммов этого вещества можно растворить в 500г воды при 90ºС и какова его массовая доля в насыщенном растворе при этой температуре?

9. В 500г воды растворено при нагревании 300г хлорида аммония. Какая масса хлорида аммония выделится из раствора при его охлаждении до 50ºС, если коэффициент растворимости соли при этой температуре равен 50г/л воды?

Рассмотрим несколько примеров решения задач на растворимость из реальных ЕГЭ по химии.

10.  Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната натрия к 400 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора сульфата железа(III). К раствору во второй колбе добавили 300 г раствора азотной кислоты, также взятой в избытке. При этом, объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 2 раза больше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю нитрата натрия в конечном растворе во второй колбе.

11. Растворимость безводного сульфида натрия при некоторой температуре составляет 15,6 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 289 г насыщенного раствора сульфида натрия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора хлорида алюминия. К раствору во второй колбе добавили 100 г соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 1,5 раза больше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе во второй колбе.

12. Растворимость безводного хлорида алюминия при некоторой температуре составляет 53,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 306,8 г насыщенного раствора хлорида алюминия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора карбоната калия. К раствору во второй колбе добавили 300 г раствора аммиака, также взятого в избытке. При этом, масса осадка, выпавшего во второй колбе, оказалась в 3 раза больше массы осадка, выпавшего в первой колбе. Определите массовую долю хлорида аммония в конечном растворе во второй колбе.

13. Растворимость безводного карбоната аммония при некоторой температуре составляет 96 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната аммония к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели. К раствору во второй колбе добавили 250 г соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

14. Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества карбоната натрия к 200 мл воды, разделили на две части. К первой части прилили избыток соляной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. Ко второй части насыщенного раствора добавили 222 г 25%-ного раствора хлорида кальция. Определите массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.

15. Растворимость безводного сульфата железа(II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 326 г насыщенного раствора сульфата железа(II). Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора хлорида бария. При этом образовалось 46,6 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 50 г 34%-ного раствора аммиака. Определите массовую долю аммиака в конечном растворе во второй колбе.

16. Растворимость безводного сульфата алюминия при некоторой температуре составляет 34,2 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата алюминия к 300 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора аммиака. При этом образовалось 15,6 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 320 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе во второй колбе.

17. Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор карбоната натрия массой 395,4 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора нитрата кальция. При этом образовалось 50 г осадка. Ко второй части насыщенного раствора добавили 252 г 30%-ного раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.

18. Растворимость безводного сульфата железа(II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата железа(II) к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора гидроксида натрия. При этом образовалось 18 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 870 г 15%-ного раствора нитрата бария. Определите массовую долю нитрата бария в конечном растворе во второй колбе.

19. Растворимость безводного сульфида натрия при некоторой температуре составляет 15,6 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфида натрия к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора соляной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. К раствору во второй колбе добавили 450 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). Определите массовую долю хлорида меди(II) в конечном растворе во второй колбе.

21. Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества хлорида кальция к 160 мл воды, разлили на две колбы. В первую колбу добавили избыток раствора карбоната натрия. При этом выпал осадок массой 30 г. Во вторую колбу добавили 595 г 40%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе.

22. Растворимость безводного гидрокарбоната натрия при некоторой температуре составляет 12,6 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 450,4 г насыщенного раствора гидрокарбоната натрия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора гидроксида бария. При этом образовалось 39,4 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 245 г 20%-ного раствора серной кислоты. При этом образовалась средняя соль. Определите массовую долю серной кислоты в конечном растворе во второй колбе.

23. Растворимость хлорида алюминия при некоторой температуре составляет 53,4 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор хлорида алюминия массой 767 г разлили по двум колбам. В первую колбу добавили избыток раствора нитрата серебра, при этом выпало 344,4 г осадка. Во вторую колбу добавили 960 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю хлорида натрия в растворе, образовавшемся во второй колбе.

24. Растворимость безводного сульфата железа(II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата железа(II) к 400 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора аммиака. При этом образовалось 27 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 780 г 20%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в конечном растворе во второй колбе.

25. Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество хлорида кальция к 300 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора нитрата серебра. При этом образовалось 143,5 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 1272 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе во второй колбе.

26. Растворимость безводного сульфита натрия при некоторой температуре составляет 25,2 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфита натрия к 300 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток концентрированной азотной кислоты. При этом выделился бурый газ. К раствору во второй колбе добавили 300 г раствора соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом, объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался равен объёму газа, выделившемуся из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе во второй колбе.

27. Растворимость безводного сульфита натрия при некоторой температуре составляет 25,2 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 250,4 г насыщенного раствора сульфита натрия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора сульфата алюминия. К раствору во второй колбе добавили 200 г разбавленного раствора серной кислоты, также взятой в избытке. При этом, объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе. (Учитывать образование только средних солей).

Растворимость — нитрат — калий

Cтраница 2

Растворимостью вещества в воде называется максимальное количество этого вещества, выраженное, например, в граммах, которое растворится в некотором количестве воды ( например, 100 г) при некоторой температуре. Растворимость нитрата калия, например, может быть выражена в граммах на 100 г воды при определенной температуре.
 [16]

Растворимость нитрата калия при 80 и 10 С соответственно равна 62 8 и 17 3 г на 100 г раствора.
 [17]

Мастер производственного обучения должен объяснить, чем отличается очистка от примесей технического нитрата калия методом перекристаллизации от выполненной ранее работы по очистке поваренной соли. Поскольку растворимость нитрата калия при нагревании от 20 до 60 С возрастает более чем вдвое, растворение ведут в горячей воде ( 65 — 70 С) и приготовленный раствор фильтруют горячим.
 [18]

Один из способов очистки кристаллических веществ основан на различной растворимости их при разных температурах. Если растворимость нитрата калия при высокой температуре значительно превосходит растворимость его при низкой температуре, то можно воспользоваться этим различием для перекристаллизации соли.
 [19]

Из графика видно, что растворимость поваренной соли NaCl мало изменяется с повышением температуры, так как кривая ее растворимости располагается почти горизонтально. Наоборот, растворимость нитрата калия в большой степени зависит от температуры. Растворимость сульфата натрия растет лишь до 32 С, а при дальнейшем повышении температуры она уменьшается.
 [21]

Из графика видно, что растворимость поваренной соли NaCl мало изменяется с повышением температуры, так как кривая ее растворимости располагается почти горизонтально. Наоборот, растворимость нитрата калия в большой степени зависит от температуры.
 [23]

Большое количество технического нитрата калия производится теперь по конверсионному способу, где нитрат натрия и хлористый калий подвергаются обменному разложению. Этот способ основывается на широком изменении растворимости нитрата калия в зависимости от применяемой температуры. По этому способу примерно равные количества по весу хлористого калия, нитрата натрия и маточного раствора от предыдущей партии нагреваются в больших чанах до кипения. Хлористый натрий растворим в этом кипящем растворе почти до такой же степени, как и в холодном, но менее, чем любая из других имеющихся солей. Этот кипящий раствор, в котором весь калий фактически находится в виде нитрата, отфильтровывается от твердого хлорида и охлаждается, после чего большая часть калиевой селитры выкристаллизовывается. Соли кальция и магния, скопляющиеся в маточном растворе, осаждаются с помощью углекислого натрия и маточный раствор поступает снова.
 [24]

Для перекристаллизации нитрат калия был растворен в воде массой 200 г при 80 С до получения насыщенного раствора, который затем охладили до О С. Каковы неизбежные потери нитрата калия относительно исходного образца, если коэффициент растворимости нитрата калия при 80 С равен 170 г, а при О С — 17 г в 100 г воды.
 [25]

Заметьте, что кривая растворимости для хлорида натрия ( NaCl) представляет собой практически горизонтальную линию. Иначе говоря, температура практически не влияет на растворимость этого вещества в воде. В противоположность этому кривая для KN03 резко уходит вверх при повышении температуры, показывая, что растворимость нитрата калия в воде сильно зависит от температуры.
 [26]

В результате находим, что растворимость нитрата калия в воде при 80 С равна 160 г соли на 100 г воды.
 [27]

Зависимость между растворимостью вещества и температурой раствора принято изображать графически, в виде так называемых кривых растворимости. Чтобы построить такую кривую, откладывают по горизонтальной оси числовые значения температуры, а по вертикальной — числовые значения растворимости. По особенностям кривой судят, как влияет повышение температуры на растворимость данного вещества. Например, рассматривая кривые, приведенные на рис. 32, можно сказать, что растворимость нитрата калия KNO3 ( калийная селитра) с повышением температуры увеличивается быстро. Наоборот, растворимость поваренной соли NaCl повышается весьма незначительно: с 35, 8 г при 0 С до 39 2 г при 100 С. Лишь у немногих твердых веществ при повышении температуры растворимость уменьшается. Так, понижается растворимость при нагревании ацетата кальция Са ( СН3СОО) 2, растворимость сульфата лития Li2SO4 при 0 С равна 35 3 г, а при 100 С понижается до 29 9 г. С помощью кривых можно определить растворимость любого вещества при любой температуре.
 [28]

Каждая из кривых кристаллизации выражает связь между температурой и концентрацией раствора, равновесного с кристаллами данного вида. Каждую из этих двух переменных принимать в качестве независимой, зависит только от постановки вопроса. Каждая такая кривая может быть использована и для выражения зависимости температуры кристаллизации от концентрации раствора и, наоборот, для выражения зависимости концентрации раствора, равновесного с данными кристаллами, от температуры. В последнем случае эти кривые могут рассматриваться как кривые растворимости. Правая кривая рис. 21 выражает растворимость нитрата калия при разных температурах, а левая — растворимость льда в растворах нитрата калия.
 [29]

Страницы:  

   1

   2

Сегодня у нас урок по химии 60 – Задачи на растворимость. Как изучить? Полезные советы и рекомендации – повторите предыдущие уроки химии. Особенное внимание обратите на уроки по химии, посвященные растворам, коэффициенту растворимости.

1. Сколько граммов бертолетовой соли выкристаллизуется из 70 г. насыщенного при 80 ºС раствора при охлаждении его до 10 ºС? Растворимость соли при 80 ºС – 40 г., а при 10 ºС – 5 г.

Решение

Если нет специальных оговорок, растворимость показывает массу вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя.

Первый метод: По условию задачи, растворимость соли при 80 ºС – 40 г., а при 10 ºС – 5 г. Это значит, что 140 г. раствора при 80 ºС содержит 40 г. бертолетовой соли. Найдем массы соли и воды в 70 г. насыщенного при 80 ºС раствора. Для этого составим пропорцию:

140 г. раствора содержит 40 г. KClO₃

70 г.     »                 »            х г.     »

х = 70 ⃰ 40/140 = 20 г. KClO₃. Масса воды будет 70 – 20 = 50 г. Н₂О.

Теперь найдем, сколько г. KClO₃ может раствориться в 50 г. Н₂О при 10 ºС:

100 г. Н₂О растворяет 5 г. KClO₃

50 г.     »          »            х г.     »

х = 50 ⃰ 5/100 = 2,5 г. KClO₃.

Значит, из раствора выкристаллизуется: 20 – 2,5 = 17,5 г. KClO_3.

Второй метод: Разность масс растворимостей при разных температурах равна: 40 – 5 = 35 г. Тогда можно составить пропорцию:

из 140 г. раствора выпадает 35 г. KClO₃

из 70 г.     »                 »            х г.     »

х = 70 ⃰ 35/140 = 17,5 г. KClO₃.

Ответ: 17,5.

1. Растворимость нитрата калия при 60 ºС равна 110 г., а при 0 ºС — 15 г. Сколько граммов соли выпадет в осадок, если 840 г. насыщенного при 60 ºС раствора охладить до 0 ºС?

Решение

Задача решается аналогично предыдущей.

Ответ: 380.

1. Для очистки калийной селитры 300 г. ее растворили при нагревании в 200 г. воды. Сколько грамм селитры выделится, если охладить раствордо 10 ºС? Растворимость калийной селитры в воде при 10 ºС равна 22 г.

Решение

Найдем, сколько г. KNO₃ может раствориться в 200 г. Н₂О при 0 ºС:

100 г. Н₂О растворяет 22 г. KNO₃

200 г.     »          »            х г.     »

х = 200 ⃰ 22/100 = 44 г. KNO₃.

Значит, из раствора выделится: 300 – 44 = 256 г. KNO_3.

Ответ: 256.

1. Сколько граммов хлорида аммония содержалось в 405 г. раствора при 15 ºС, если растворимость этой соли при 15 ºС равна 35 г.

Решение

Найдем, сколько г. NH₄Cl содержалось в 405 г. раствора при 15 ºС :

135 г. р-ра содержат 35 г. NH₄Cl

405 г.    »          »         х г.     »

х = 405 ⃰ 35/135 = 105 г. NH₄Cl.

Ответ: 105.

1. Растворимость сульфата меди при 20 ºС равна 20 г., а при 100 ºС — 65 г. Сколько граммов сульфата меди выпадет в осадок, если охладить 825 г. раствора от100 ºС до 20 ºС?

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

Ответ: 225.

1. Растворимость сульфата меди при 30 ºС – 25 г. Сколько граммов кристаллогидрата меди CuSO₄*5H₂O пойдет на получение 500 г. насыщенного раствора сульфата меди при этой температуре?

Решение

Задача отличается от предыдущих тем, что кристаллогидрат содержит связанную воду. Ее надо учитывать, так-как она увеличивает массу воды в растворе.

Грамм-молекулярная масса CuSO₄*5H₂O составляет 250 г. На долю CuSO₄ приходится 160 г., на долю 5 молей воды – 90 г.

Найдем массу CuSO₄ в 500 г. насыщенного раствора при 30 ºС:

125 г. р-ра содержат 25 г. CuSO₄

500 г.    »          »         х г.     »

х = 500 ⃰ 25/125 = 100 г. CuSO₄

Найдем массу CuSO₄*5H₂O, в которой содержится 100 г. CuSO₄:

250 г. CuSO₄*5H₂O содержат 160 г. CuSO₄

х    г.         »                      »       100 г.     »

х = 250 ⃰ 100/160 = 156,25 г. CuSO₄*5H₂O

Нам осталось найти массу воды, которую надо добавить к 156,25 г. CuSO₄*5H₂O, чтобы получить 500 г. насыщенного раствора сульфата меди: 500 р-ра — 156,25 г. CuSO₄*5H₂O = 343,75 г. H₂O

Ответ: 343,75.

1. Сколько граммов карбоната калия выпадет в осадок из 765 г. насыщенного при 100 ºС раствора при охлаждении его до 0 ºС, если в 100 г. растворителя при 100 ºС растворяется 155 г. соли, а при 0 ºС – 111 г?

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

Ответ: 132.

1. Сколько граммов нитрата аммония выделилось в твердую фазу из 200 г. насыщенного при 80 ºС раствора, если охладить его до 15 ºС? Растворимость соли при 80 ºС– 180 г., а при 15 ºС — 138 г.

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

Ответ: 30.

1. При выпаривании досуха 380 г. насыщенного при 50 ºС раствора нитрата калия было получено 180 г. нитрата калия. Вычислить растворимость соли в 100 г. воды при 50 ºС.

Решение

Найдем массу воды: 380 – 180 = 200 г. Составим пропорцию:

200 г. Н₂О растворяет 180  г. KNO₃

100 г.  »          »              х г.        »

х = 100 ⃰ 180/200 = 90 г. KNO₃.

Ответ: 90.
10. Сколько граммов хлорида алюминия выделится из насыщенного при 50 ºС раствора массой 600 г., если охладить его до 0 ºС? Растворимость хлорида алюминия равна при 50 ºС – 50 г., а при 0 ºС — 29,8 г.

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

Ответ: 80,8.
11. Вычислить растворимость хлорида бария при 0 ºС, если при этой температуре в 13,1 г. насыщенного раствора содержится 3,1 г. хлорида бария.

Решение

Задача решается аналогично задаче № 9.

Ответ: 31.
12. Вычислить растворимость сульфата калия в воде, если 54 г. его насыщенного при 0 ºС раствора содержат 4 г. соли.

Задача решается аналогично задаче № 9.

Ответ: 8.
13. Имеется 381 г. насыщенного при 40 ºС раствора нитрата калия. Сколько грамм соли выкристаллизуется при охлаждении раствора до 30 ºС, если растворимость нитрата калия при 30 ºС равна 19 г., а при 40 ºС — 27 г.?

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

Ответ: 24.
14. Сколько граммов насыщенного раствора было взято, если при охлаждении его от 100 до 20 ºС выкристаллизовалось 132 г. соли? Растворимость соли при 100 ºС равна 52 г., а при 20 ºС – 8 г.

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

из 152 г. раствора выпадает 44 г. соли

из х г.          »                »        132 г.  »

х = 152 ⃰ 132/44 = 456 г.

Ответ: 456.
15. В 56,5 г. насыщенного при 35 ºС раствора содержится 6,5 г. сульфата калия. Определить его растворимость.

Решение

Задача решается аналогично задаче № 1.

50 г. воды растворяет 6,5 г. K₂SO₄

100 г.  »            »           х г.       »

х = 100 ⃰ 6,5/50 = 13 г.

Ответ: 13.

1. Растворимость нитрата натрия по отношению к массе раствора равна 40 %. Сколько граммов воды потребуется для растворения 500 г. нитрата натрия?

Решение

В данном случае, под «растворимостью» следует понимать то, что в каждых 60 г. воды растворяется 40 г. вещества (40 %-й раствор). Поэтому, составим пропорцию:

60 г. воды растворяют 40 г. NaNO₃

х г.      »            »            500 г.  »

х = 500 ⃰ 60/40 = 750 г.

Ответ: 750.

1. Насыщенный при 20 ºС растворнитрата кальциясодержит в 111,5 г. раствора 61,5 г. нитрата кальция. Определить растворимость в воде кристаллогидрата Ca(NO₃)₂*4H₂O.
   Это был у нас был урок по химии 60 – Задачи на растворимость.

Решение

Грамм-молекулярная масса Ca(NO₃)₂*4H₂O составляет 236 г. На долю Ca(NO₃)₂ приходится 164 г., на долю 4 молей воды – 72 г.

Найдем количества молей Ca(NO₃)₂ и Ca(NO₃)₂*4H₂O:

n(Ca(NO₃)₂) = n(Ca(NO₃)₂*4H₂O) = 61,5/164 = 0,375 моль.

Найдем массу 0,375 моль Ca(NO₃)₂*4H₂O:

m(Ca(NO₃)₂*4H₂O) = 0,375 *236 = 88,5 г.

Масса «чистой» воды без учета кристаллизационной составляет: 111,5 — 88,5 = 23 г.

Теперь найдем растворимость кристаллогидрата Ca(NO₃)₂*4H₂O, для чего составим пропорцию:

23 г. воды растворяют 88,5 г. Ca(NO₃)₂*4H₂O

100 г.  »            »            х г.                 »

х = 100 ⃰ 88,5/23 = 384,7826 г.

Ответ: 384,7826.

Это был у нас был урок по химии 60 – Задачи на растворимость с решениями.

Подружитесь со мной: